Maitohappobakteerit ovat yleisimpiä tyhjiö- ja suojakaasupakatun lihan pilaajia, jotka saastuttavat lihan teurastuksen tai lihan käsittelyn yhteydessä. Kylmäsäilytyksen aikana maitohappobakteerit lisääntyvät pakatussa lihassa, sillä ne pystyvät kasvamaan kylmässä ja sietävät hiilidioksidia useaa muuta bakteeriryhmää paremmin. ELL Riitta Rahkila kuvaa väitöskirjatutkimuksessaan aikaisemmin tuntemattomien pakatusta lihasta ja lihan tuotantoympäristöstä eristettyjen maitohappobakteerien edustaman uuden bakteerilajin ja -alalajin. Rahkilan tutkimus tuo uutta, merkittävää tietoa lihan pilaantumiseen ja lihan tuotantoympäristöön liittyvistä maitohappobakteereista, sekä menetelmiä näiden bakteerien tunnistamiseen ja populaatiogeneettiseen tutkimukseen.

Pilaantuminen on monimutkainen ja osittain vielä selvittämätön ilmiö, joka johtuu bakteerien aineenvaihdunnasta ja yhteisvaikutuksista niiden kasvaessa ja käyttäessä lihaa ravintonaan. Pilaantumistutkimuksen lähtökohtana on tunnistaa pilaantuvassa lihassa ja lihan tuotantoympäristössä esiintyvät mikrobit. Rahkila käyttää tutkimuksessaan uusien maitohappobakteeriryhmien kuvaamiseen ja luokitteluun ns. polyfaasista lähestymistapaa.  Polyfaasisessa taksonomiassa käytetään sekä bakteerin ilmiasuun (fenotyyppi) että sen perimään (genotyyppi) perustuvia menetelmiä.

Rahkila havaitsi tutkimuksessaan, että broileriteurastamosta ja lihankäsittelylaitoksesta eristetyt maitohappobakteerit edustavat uutta enterokokkilajia, jolle annettiin nimeksi Enterococcus viikkiensis. Tuotantoympäristöstä eristetyistä näytteistä tunnistettiin myös useita muita enterokokkilajeja. Pakatusta lihasta eristettyjen bakteerikantojen todettiin edustavan uutta Leuconostoc gelidum -lajiin kuuluvaa alalajia, jolle annettiin nimeksi Leuconostoc gelidum subsp. aenigmaticum. L. gelidum -ryhmän bakteerien taksonomiaa tarkasteltiin, ja yleinen lihan pilaajabakteeri, L. gasicomitatum, luokiteltiin uudestaan L. gelidum -lajia edustavaksi alalajiksi. Useiden aikaisempien tutkimusprojektien aikana pakatusta lihasta eristettyjen samankaltaisten bakteerien todettiin edustavan Lactococcus piscium -lajia. Rahkilan tutkimuksessa selvisi, että tämä laktokokkilaji voi kasvaa eri eläinlajeista peräisin olevassa pakatussa lihassa kylmäsäilytyksen aikana. Inokulaatiokokeen, jossa lihaan laitetaan bakteeria keinotekoisesti,  avulla selvitettiin, että lajilla on todennäköisesti merkitystä sianlihan pilaantumisessa kasvaessaan yhdessä lihassa esiintyvien Leuconostoc-bakteerien kanssa.

Rahkila osoittaa, että ribotyypitys ja MLSA (multilocus sequence analysis) -menetelmät soveltuvat enterokokkien ja laktokokkien lajitason tunnistukseen. Tutkimuksessa kehitettiin myös uusi MLST (multilocus sequence typing) -menetelmä Leuconostoc gelidum subsp. gasicomitatum -pilaajabakteerin populaatiogeneettiseen tutkimukseen. Tällä menetelmällä tutkittiin kyseistä alalajia edustavien, liha- ja kasvislähteistä eristettyjen, 252 bakteerikannan populaatiota. Rahkila havaitsi, että kasviskannat olivat geneettisesti samankaltaisia, ja ryhmittyivät yhteen broilerista eristettyjen kantojen kanssa. Toinen, kantamäärältään suurin ryhmä, sisälsi vain lihasta eristettyjä kantoja, samoin kuin kolmas, pienempi ryhmä. Näiden ryhmien välillä oli hyvin vähän geneettisen materiaalin vaihtoa. Rahkilan tutkimuksen perusteella vaikuttaa siltä, että tietyt Leuconostoc gelidum subsp. gasicomitatum –tyypit omaavat erityisen hyvän kasvukyvyn lihassa, tai säilyvät muita paremmin lihan tuotantoympäristössä.

ELL Riitta Rahkila väitteli eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa Helsingin yliopiston Biokeskus 2:n auditoriossa 1041 (Viikinkaari 5)  perjantaina 8.5.2015 klo 12 aiheesta:

”Taxonomy and diversity of coccal lactic acid bacteria associated with meat and the meat processing environment”

Väitöskirja kuuluu elintarvikehygienian alaan.

Vastaväittäjänä toimi professori Kaarina Sivonen (maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, Helsingin yliopisto) ja kustoksena professori Johanna Björkroth.

Väitöskirjan elektroninen versio http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-1104-3

ELT Elias Dahlsten on yksi viidestä Helsingin yliopiston vuoden 2014 väitöskirjapalkinnon saajista. Palkinnon luovutti vararehtori Keijo Hämäläinen Luonnontieteellisessä museossa pidetyssä Helsingin yliopiston rahastojen juhlassa 22.4.2015

ELT Elias Dahlsten väitteli vuonna 2013 aiheesta: “Genetic mechanisms of stress response and sporulation in Clostridium botulinum”. “Kipinän tutkimustyöhön Clostridium botulinumin parissa sain jo opiskeluaikanani professori Hannu Korkealalta ja professori Miia Lindströmiltä, joita haluaisinkin erityisesti kiittää tästä mahdollisuudesta.”, kertoo Dahlsten, joka työskentelee yliopistonlehtorina elintarvikehygienian ja ympäristöterveyden osastolla eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa.

Palkintolautakunta perusteli Dahlstenin väitöskirjatyön ansioita seuraavasti: “Genetic mechanisms of stress response and sporulation in Clostridium botulinum” on ensimmäinen tutkimus maailmassa, jossa on selvitetty geneettistä vastetta kylmäshokkiin monia ihmisen ja eläinten sairauksia aiheuttavilla Clostridium-suvun bakteereilla. C. botulinum -bakteeri tuottaa vahvinta luonnollista myrkkyä, botulinumneurotoksiinia, joka on hermomyrkkyja jo gramman miljoonasosan annoksina aiheuttaa ihmiselle ja eläimille hoitamattomana kuolemaan johtavaa neliraajahalvausta.

Bakteeri onkin erittäin vaarallinen taudinaiheuttaja. Se muodostaa kestäviä itiöitä ja on anaerobinen eli se kykenee selviytymään elintarvikkeiden prosessoinnista ja kasvamaan pakatuissa elintarvikkeissa myös jääkaappilämpötilassa, minkä vuoksi se on pelätyin turvallisuusriski nykyaikaisessa elintarviketeollisuudessa, jossa tuoteturvallisuus perustuu lähes yksinomaan kylmäketjuun.C. botulinumin viljelemiseen ja käsittelyyn vaaditaan laajaa kokemusta ja osaamista, ja siten työskentely bakteerilla on erityisen haastavaa.

Koska kylmänsietomekanismeja ei ole aikaisemmin tutkittu millään klostridilajilla, Dahlstenin väitöskirjatyö on erittäin innovatiivinen ja vaati valmisteluvaiheessa luovaa ajattelua. Tutkimus koostui viidestä osajulkaisusta, jotka on julkaistu kansainvälisesti korkeatasoisissa julkaisusarjoissa. Tutkimus osoitti C. botulinumilla olevan useita erilaisia mekanismeja, joilla bakteeri reagoi kylmäsokkiin ja siten adaptoituu kasvamaan kylmässä. Analyysi osoitti kylmästressin indusoivan oksidatiivisen stressivasteen, millä saattaa olla bakteeria suojaava vaikutus kylmässä. Dahlstenin tutkimukset edustavat bakteriologista perustutkimusta, mutta niillä on merkittäviä kiinnekohtia moderniin elintarviketurvallisuustutkimukseen, missä pyritään kehittämään uusia menetelmiä merkittävien elintarvikevälitteisten tautia aiheuttavien bakteerien torjuntaan.

Lisäksi väitöskirjapalkinnon saivat LT Antti Lavikainen, FT Eemil Lagerspetz, PhD Dongfei Liu ja TT Mari Stenlund.

Kuvassa Elias Dahlsten vasemmalle. Kuva: Linda Tammisto.